2022 Fiscal Year Final Research Report

Elucidation of specific adsorption mechanism of bone-derived nanoapatite and development of technology for selective removal and disposal of radioactive materials

Research Project

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Project/Area Number	20H02671
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
Research Institution	Japan Atomic Energy Agency
Principal Investigator	Sekine Yurina 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門原子力科学研究所物質科学研究センター, 研究副主幹 (00636912)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	山田鉄兵東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (10404071) 南川卓也国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門原子力科学研究所先端基礎研究センター, 研究職 (30370448) 松村大樹国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門原子力科学研究所物質科学研究センター, 研究主幹 (30425566) 深澤倫子明治大学, 理工学部, 専任教授 (40409496)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	吸着剤 / 廃棄物利用 / 元素回収 / 表面科学
Outline of Final Research Achievements	Recovery of toxic elements a is one of the important researches. In this study, the element adsorption performance and applicability of bone-derived apatite (Bio-HAP) were evaluated, and results leading to material realization were obtained. Pig bones and chicken bones, which are discharged as food waste materials, were immersed in an aqueous NaHCO3 solution for carbonation, and the adsorption performance for Sr, etc. was evaluated. It was clarified that the carbonated Bio-HAP exhibits extremely high adsorption performance compared to existing materials. It was clarified that the efficient formation of Ca-deficient sites on the carbonated Bio-HAP by carbonic acid treatment resulted in excellent adsorption performance. In addition, this Bio-HAP has high element selectivity and can be applied as an excellent adsorbent.
Free Research Field	原子力分野、環境分野、化学分野
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	廃材である食品廃棄骨を原料にして極めて高性能な吸着剤を開発した。本研究成果は、食品廃棄物処理及び有害元素回収、両方の社会課題の解決に繋がるものである。学術的には、固液界面における溶解析出反応の利用をして、浸漬法により水系溶液中で高効率にCa欠損アパタイト結晶を形成させ、吸着効率を飛躍的に向上させることに成功した。天然ゼオライトの吸着性能を上回る安価で簡易に出来る吸着剤は今まで存在せず、画期的な発見となった。本研究成果はプレス発表等を通じて社会に積極的に周知し、産官学連携の構築に基づき、科学を社会課題解決に活かす試みに取り組んでいる。